近日，ACS Nano發表了一項關於新冠肺炎快速、超靈敏檢測方法的研究報告，該方法使用只需要一張紙，依靠在上面的電化學傳感器，醫生可以在不到5分鐘內檢測出病毒的存在。
目前，市場上有2類新冠肺炎測試。第1類使用逆轉錄酶實時聚合酶鏈反應(RT-PCR)和核酸雜交策略來鑑定病毒RNA，也就是我們常説的核酸檢測。
RT-PCR是將RNA的反轉錄(RT)和cDNA的聚合酶鏈式擴增(PCR)相結合的技術。首先經反轉錄酶的作用，從RNA合成cDNA，再以cDNA為模板，在DNA聚合酶作用下擴增合成目的片段。
新型冠狀病毒是一種RNA病毒，病毒中特異性RNA序列是區分該病毒與其它病原體的標誌物。
因此，RT-PCR能夠確定人現在有沒有感染病毒。
不過，目前採用的快速檢測方法大多都是熒光定量PCR方法，通過熒光染料或熒光標記的特異性探針，標記跟蹤PCR產物進行實時監測反應。缺點是測試時間長、人員專業素養要求高，對設備和試劑的要求也高。
此前華大基因下屬子公司華大因源推出最快速度的新冠核酸檢測試劑盒，以及美國政府採購分發的快速檢測試劑盒，檢測時間都至少需要15分鐘，而且往往還要配套專用儀器。
第2類測試是抗體檢測。雖然快且方便，但它只能檢測人體內是否存在抗體，但不能確定是否有病毒。
在研究中，科學家使用石墨烯成功製造了一種傳感器，它利用了石墨烯獨特的機械和電化學特性，可以實現高靈敏度、低生產成本、短時間的新冠肺炎核酸檢測。
這種生物傳感器分成2個組成部分:一個測量電讀數的平台和一個檢測病毒RNA的探針。
研究人員首先在濾紙上塗上一層石墨烯納米層，形成導電薄膜。然後，他們在石墨烯上放置了一個預先設計好的金電極，作為電讀出的接觸墊。金和石墨烯都具有很高的靈敏度和導電性，這使得這個平台對於檢測電信號的變化非常敏感。
目前，基於RNA的新冠肺炎核酸檢測針對的是病毒的N基因(核衣殼磷蛋白)。
研究小組設計了反義寡核苷酸(ASO)探針，以靶向N基因的2個區域，這是為了避免單個區域發生基因突變。
病毒RNA沾染探針，會導致傳感器電響應的改變，AuNP帽則會加速電子傳遞。當在傳感平台上廣播時，會導致輸出信號的增加，並指示病毒的存在。
研究人員在文章展示了探針的靈敏度。他們分別使用陽性和陰性樣本進行測試，結果與陰性樣本相比，該傳感器檢測陽性樣本時電壓顯著升高，並在不到5分鐘內確認病毒基因物質的存在。
這項研究可能是早前美國國家科學基金會推動的項目之一。
據先前報道，美國國家科學基金會提供資金，資助研究機構研發石墨烯傳感器，以在流感季節襲來之時可以快速區分流感和新冠肺炎患者。
這一思路的來源則是此前德克薩斯大學奧斯汀分校研發的鐵蛋白石墨烯傳感器，該傳感器通過確定蛋白質鐵蛋白的存在來識別兒童中鐵的缺乏，鐵蛋白是細胞中鐵的主要來源。
編譯/前瞻經濟學人APP資訊組
參考資料:
[1]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/uoig-pes120720.php
[2]https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c06392